云南某混合銅冶煉渣高效選銅新工藝研究

谷艷玲

(中國恩菲工程技術有限公司長沙分公司，湖南 長沙 410012)

我國是有色金屬消費大國，產生了大量有色金屬二次資源[1]。其中，銅冶煉渣產量巨大，有價組分含量高，其長期堆存，不僅造成極大的資源浪費，還占用大量土地，嚴重污染環境[2-3]。隨著銅冶煉技術的發展以及高效率熔煉爐的應用，爐渣中可選別回收的有價金屬含量呈上升趨勢[4]。銅冶煉渣的高效回收利用不僅能夠緩解我國銅資源緊缺的局面，保障重大戰略產業可持續健康發展，促進生態文明建設，還具有十分重要的經濟效益和環保意義。本研究以云南某混合銅冶煉渣為研究對象，根據其工藝礦物學性質，提出了一種流程短、效率高且環保的選礦工藝流程，旨在為類似冶煉渣的綜合回收利用提供參考。

1 試樣性質

根據云南某銅冶煉廠不同冶煉渣的產量，對轉爐渣和貧化電爐渣按照質量比為3∶10進行配樣，并對混合樣進行工藝礦物學性質分析。試樣化學多元素分析結果見表1，銅物相分析結果見表2。

表1 試樣多元素化學分析結果Table 1 Analysis results of chemical multi-elements of the samples %

表2 試樣銅物相分析結果Table 2 Analysis results of the copper phase of the samples %

由表2可知，試樣中銅主要以硫化銅的形式存在，分布率達93.25%。

進一步的工藝礦物學分析表明，試樣中主要銅礦物為黃銅礦、輝銅礦、斑銅礦、鉛銅礦，主要脈石礦物為鐵橄欖石、透輝石;試樣主要構造為稀疏—稠密浸染狀構造，主要結構為似球粒狀結構以及半自形—他形粒狀結構。

2 試驗方案

由于冶煉渣中銅礦物的結晶粒度大小和渣的冷卻速度密切相關，因此銅冶煉渣的冷卻速度對浮選回收指標起決定性作用[5-6]。國內外眾多研究表明，緩慢冷卻有利于銅冶煉渣的綜合回收利用[7-9]。緩慢冷卻過程中，冶煉渣中的初析微晶以溶解—沉淀形式自范性成長，形成結晶良好的自形晶或半自形晶，同時有價礦物擴散遷移，聚集成長為相對集中的獨立相[10]，改善渣的可磨性，使冶煉渣中的銅及其他有價金屬易于回收，并降低回收成本。結合云南某冶煉廠生產狀況及選礦試驗，通過多次考察及研究，本研究中冶煉渣的緩冷時間為:自然冷卻24 h—噴淋冷卻24 h—自然冷卻24 h。

目前銅冶煉渣的選礦方法主要有浮選法，浮選法具有銅回收率高、能耗低等優點[11]。根據試樣的工藝礦物學性質，參考國內外研究者關于浮選法處理銅冶煉渣的工藝技術[12-15]，本研究采用階段磨礦、階段選別的工藝流程，于磨礦回路中設立快速浮選，直接產出高品位銅精礦。

盡管試樣Fe品位高達42.25%，但工藝礦物學研究表明，其鐵礦物組成較復雜，主要為鐵橄欖石(FeO·SiO2)等硅酸鹽礦物，硅酸鹽礦物理論品位較低，且回收較為困難。而高鐵選銅尾渣是優質水泥生產原料，因此，本研究不考慮鐵的回收。

巴爾迪曾執教于奧柏林音樂學院，現任教于克利夫蘭音樂學院鋼琴系。同時，他還創辦了意大利“托迪（Todi）國際音樂節”，并定期在中國音樂學院、上海音樂學院等國內院校開設大師課，擔任多個重要國際比賽評委。

3 試驗結果與討論

3.1 條件試驗

3.1.1 硫化鈉用量試驗

由于該混合銅渣中含有部分氧化銅礦物，用硫化鈉進行硫化后才可能得以回收，為此進行了硫化鈉活化浮選試驗。固定一段磨礦細度為-0.074 mm占70%、碳酸鈉用量為800 g/t、Z-200+丁銨黑藥用量為20+60 g/t、2號油用量為45 g/t，考察硫化鈉用量對該混合銅冶煉渣快速浮選指標的影響，試驗結果見圖1。

圖1 硫化鈉用量試驗結果Fig.1 Results of sodium sulfide dosage test

由圖1可知，當硫化鈉用量從0增加到1 000 g/t時，銅粗精礦銅回收率增加了0.9個百分點，但銅品位下降了2.39個百分點。可見硫化鈉不能有效地提高銅的回收率，因此后續試驗中不再加入硫化鈉。

3.1.2 一段磨礦細度試驗

為確定快速浮選的最佳磨礦細度，固定碳酸鈉用量為800 g/t，Z-200+丁銨黑藥用量為20+60 g/t，2 號油用量為45 g/t，考察一段磨礦細度對該混合銅冶煉渣快速浮選指標的影響，試驗結果見表3。

表3 一段磨礦細度試驗結果Table 3 Results of the first-stage grinding fineness test %

由表3可知，隨著磨礦細度的提高，粗精礦銅品位和回收率均先增大后下降。因此，確定適宜的一段磨礦細度為-0.074 mm占70%。

3.1.3 碳酸鈉用量試驗

固定磨礦細度為-0.074 mm 占 70%，Z-200+丁銨黑藥用量為20+60 g/t，2號油用量為45 g/t，考察碳酸鈉用量對該混合銅冶煉渣快速浮選指標的影響，試驗結果見圖2。

圖2 碳酸鈉用量試驗結果Fig.2 Results of sodium carbonate dosage test

由圖2可知，隨著碳酸鈉用量的增加，粗精礦銅品位逐漸增大，銅回收率先增大后減小。綜合考慮，確定適宜的碳酸鈉用量為1 000 g/t。

3.1.4 捕收劑種類試驗

為考察適合該混合銅冶煉渣分選的捕收劑，按照圖3所示流程，固定粗選捕收劑用量為80 g/t，進行捕收劑種類試驗，結果見表4。

圖3 捕收劑種類試驗流程Fig.3 Flowsheet of collector type test

表4 捕收劑種類試驗結果Table 4 Results of collector type test %

由表4可知，丁銨黑藥作捕收劑時，獲得的精礦銅品位最高，但銅回收率低于戊基黃藥和Z-200。綜合考慮，使用丁銨黑藥和戊基黃藥及Z-200進行捕收劑配比試驗，進一步提高選別指標。

3.1.5 捕收劑配比試驗

按照圖3所示流程，固定粗選組合捕收劑用量為80 g/t，分別以Z-200、戊基黃藥與丁銨黑藥按照1∶1和1∶3質量比進行捕收劑配比試驗，結果見表5。

表5 捕收劑配比試驗結果Table 5 Results of collector proportion test

由表5可知，使用質量比1∶3的Z-200+丁銨黑藥組合捕收劑，精礦的銅品位和回收率均比1∶1配比的稍高，說明Z-200與丁銨黑藥按1∶3進行配比，具有較好的協同作用;此外，Z-200與丁銨黑藥組合較戊基黃藥與丁銨黑藥組合對該混合銅渣的選別效果稍好。因此，較優的組合捕收劑為Z-200+丁銨黑藥(質量比 1∶3)。

3.1.6 Z-200+丁銨黑藥用量試驗

按照圖3所示流程，固定Z-200+丁銨黑藥質量比為1∶3，進行Z-200+丁銨黑藥用量試驗，結果見表6。

表6 Z-200+丁銨黑藥用量試驗結果Table 6 Results of Z-200+ammonium dibutyl dithiophosphate dosage test

由表6可知，增大Z-200+丁銨黑藥用量，精礦銅品位降低、回收率升高。綜合考慮，確定適宜的Z-200+丁銨黑藥用量為80 g/t。

3.1.7 二段磨礦細度試驗

為確定二段磨礦細度，以上述最佳條件下所得的快速浮選尾礦為給礦，固定Z-200+丁銨黑藥用量為10+30 g/t、2號油用量為30 g/t，進行二段磨礦細度試驗，結果見表7。

表7 二段磨礦細度試驗結果Table 7 Results of the second-stage grinding fineness test %

由表7可知，隨著磨礦細度的提高，精礦銅品位變化不大，但回收率先增大后下降。因此，確定適宜的二段磨礦細度為-0.045 mm占85%。

3.2 全流程閉路試驗

由條件試驗結果可知，采用階段磨礦、階段選別的工藝流程，可有效回收該混合銅冶煉渣中的銅。同時，粗精礦進行再磨再選是提高銅精礦品位十分有效的途徑。在條件試驗基礎上，進行了全流程閉路試驗，具體試驗流程見圖4，結果見表8。

圖4 全流程閉路試驗Fig.4 The whole process of closed-circuit test

表8 全流程閉路試驗結果Table 8 Results of the whole process closed-circuit test %

由表8可知，通過在磨礦回路中設置快速浮選，可獲得銅品位高達21.02%、銅回收率60.24%的銅精礦1。快速浮選產率為10.04%，不僅提前獲得了高質量銅精礦，還減少了進入后續磨浮流程的礦量，大大降低磨礦成本及藥劑成本。快速浮選尾礦再磨后，通過1粗2精2掃，回收了32.78%的銅，使尾礦銅品位降低至0.29%。整個流程的綜合精礦銅品位為20.70%，回收率為93.02%。

經化驗分析，采用本流程處理該混合銅冶煉渣，選礦后的尾礦經脫水后可直接外售至水泥廠，無需建設尾礦庫，可實現固體廢渣零排放。并且，流程中所有用水均可回用，生產中能夠達到生產廢水零排放。

4 結 論

(1)云南某混合銅冶煉渣Cu品位為3.48%，主要脈石成分SiO2含量為27.86%;渣中銅主要以硫化銅的形式存在，分布率達93.25%。銅渣主要構造為稀疏—稠密浸染狀構造，主要結構為似球粒狀結構以及半自形—他形粒狀結構。

(2)結合云南某冶煉廠生產狀況及選礦試驗，通過多次考察及研究，本研究確定冶煉渣的較優緩冷方式為:自然冷卻24 h—噴淋冷卻24 h—自然冷卻24 h。

(3)采用階段磨礦、階段選別的工藝流程，于磨礦回路中設立快速浮選，直接產出銅品位高達21.02%、銅回收率60.24%的高品質銅精礦。快速浮選產率為10.04%，不僅提前獲得了高品位銅精礦，還減少了進入后續磨浮流程的礦量，大大降低了再磨成本及藥劑成本。

(4)本研究提出的選礦工藝流程短、效率高且環保，獲得的綜合精礦銅品位為20.70%、銅回收率為93.02%，達到國內先進水平，可為類似冶煉渣的綜合回收利用提供參考。

(5)本研究的尾礦可作為水泥添加料直接外售，無需新建尾礦庫，且選礦用水可直接回用，基本達到生產廢渣與廢水的零排放。